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让医学不再血腥,欧盟3D生物打印项目将提供更人性化的动物试验替代方案

导读:在医学研究中存在着不可或缺的一环,便是动物活体实验。据不完全统计,每年全世界范围内约有几百万只动物成为科学实验的牺牲品,尽管听起来有些血腥,但这也是医学发展必须经历的过程。不过近年来随着3D生物打印技术的发展,一些通过生物打印的构建体有望实现活体组织的功能化替代,并逐步达到取代动物实验的目的。

2022年2月18日,南极熊获悉,欧盟(EU)资助的一个项目正在寻求通过3D生物打印的方式减少实验医学研究中的动物测试。

在加泰罗尼亚生物工程研究所(IBEC)的协调下,BRIGHTER(通过光板光刻技术进行生物打印:高分辨率和高速度的复杂组织工程)项目正在为组织工程和再生医学开发新的三维生物打印工艺,以便在这些领域减少对动物标本的使用。

特别值得注意的是是,该项目专注于使用基于图案化激光光片的新型生物打印技术来制造人类皮肤。

BRIGHTER项目协调员ElenaMartinez教授说:"我们创新的3D生物打印系统不仅实现了更接近真实的组织,而且比目前的系统快得多,这是确保新组织可行性的基本因素。“

△一个含有皮肤细胞矩阵的小方块。照片来自IBEC。

通过3D打印减少动物试验

3D生物打印技术在过去十年中取得了飞跃性的发展,在开发可行的病人特定组织方面取得了重大进展。虽然这些发展为未来的药效试验带来了希望,但这些组织在很大程度上仍然是实验性的,离人体药物试验还有几十年的时间。

然而,学术界和工业界都在努力改变这种状况,瑞典生物打印机制造商CELLINK承诺推进其对动物无害细胞测试模型的研究,并在斯图加特大学使用微型皮肤模型来测试癌症药物的疗效,以期淘汰动物测试。

在其他地方,Fluicell公司的Biopixlar平台已经生产出高度复杂的神经模型,这展现出出未来的临床药物筛选应用潜力,而UpNano公司的NanoOne Bio系统正专注于细胞培养微结构的制造,这可能有助于减少临床试验背后的动物实验数量。

△CELLINK公司已经收购了体外技术专家MatTek公司,以创建一个无害的药物测试模型。照片来自MatTek。

更加人性化的动物试验替代方案

除了IBEC,法兰克福歌德大学、以色列的Technion中心以及生物技术公司Mycronic和Cellendes也参加了BRIGHTER项目。该计划希望能克服目前限制复杂人体组织制造的许多技术障碍。

这些合作伙伴正在合作开发一种新型的光板生物打印工艺,能够产生复杂而准确的体外模型,可用于制药业和研究环境中的化妆品和药物测试。

为了对该技术进行微调,BRIGHTER团队正在努力3D打印人类皮肤,这是一种高度复杂的组织,由多种细胞类型和结构组成,如汗腺和毛囊。水凝胶将构成生物打印过程的一个关键组成部分,因为它们构成了细胞生长和形成新组织的基础,而且还可以使用患者自身的细胞对其进行个性化定制。

为了打印出具有所需结构、形状和一致性的皮肤,研究人员正在使用先进的成像技术,结合光片和高分辨率数字光罩的照明。通过将激光直接应用于水凝胶,其中的细胞可以被 "图案化 "并被塑造成合适的形状,使研究小组能够控制3D打印结构的硬度、形状和尺寸。

对水凝胶进行高水平塑形的能力对于成功打印人类皮肤尤为关键,因为这种组织是由许多不同类型的细胞层组成的。根据BRIGHTER团队的说法,他们的生物打印过程还能够产生打印组织的血管,并使皮脂腺和汗腺的功能,以及毛囊生长头发。

IBEC的博士后研究员NuriaTorras博士说:"我们希望能够在大约10分钟的时间内打印出面积为1平方厘米、厚度为1毫米的皮肤样本,而且细胞存活率超过95%,大大改善目前的生物打印条件。"

BRIGHTER项目希望体外皮肤模型的成功打印将验证其在制药和研究环境中的应用潜力,并最终减少药物和化妆品测试的动物实验。

       原文标题 : 让医学不再血腥,欧盟3D生物打印项目将提供更人性化的动物试验替代方案

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